Kết quả đề tài: Xuất sắc

Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất PHB bằng nguyên liệu rẻ tiền nhằm giảm giá thành sản xuất vật liệu polyme sinh học, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải plastic gây ra

Năm bắt đầu thực hiện: 2008

Năm kết thúc thực hiện: 2009

Năm nghiệm thu: 20/04/2010

Một trong những tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường là nguồn chất thải rắn như bao bì, vật liệu nhựa từ các polymer tổng hợp… Các vật liệu này rất khó bị phân huỷ do đó tồn tại rất lâu trong đất, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, polymer sinh học có khả năng phân huỷ nhanh nhờ các vi sinh vật (VSV) đã được tìm ra như nguồn vật liệu mới có thể thay thế. \Tuy nhiên, chi phí sản xuất cao so với plastic tổng hợp đã cản trở sự thương mại hoá của plastic phân huỷ sinh học. Việc chọn lựa VSV cho sản xuất công nghiệp PHB nên dựa trên một số yếu tố như khả năng tế bào sử dụng những nguồn C không đắt tiền, tốc độ sinh trưởng, khả năng tổng hợp và % polymer tích luỹ. Alcaligenes latus được đánh giá là một trong những loại VK sản xuất PHB tốt nhất vì nó sinh trưởng nhanh và có khả năng sử dụng những nguồn cơ chất rẻ tiền như đường thô, rỉ đường. Khả năng tích luỹ PHB cao cũng thu được với chủng này. Những yếu tố trên là cơ sở để tiến hành đề tài “Nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu rẻ tiền cho việc sản xuất hiệu quả polymer sinh học (PHB) từ chủng vi khuẩn đột biến Alcaligenes latus”. \Kết quả thu được như sau: \- Chủng VK đột biến có khả năng sử dụng tốt nguồn bột sắn công nghiệp rẻ tiền như nguồn C duy nhất cho sinh trưởng và tích luỹ PHB. \- Các điều kiện thích hợp cho chủng VK đột biến A. latus VN1-20 tích luỹ PHB cao là bột sắn 40g/L, (NH4)2SO4 1g/L, pH môi trường ban đầu 6, nhiệt độ nuôi 28-30oC, thời gian nuôi cấy 44-48 giờ, thể tích môi trường nuôi cấy 125-150 ml/bình tam giác 500 ml. \- Đã xây dựng được qui trình nuôi cấy 2 giai đoạn trên môi trường dinh dưỡng và môi trường khoáng bị giới hạn N thu sinh khối ở qui mô bình lên men 5L với các thông số nhiệt độ 28 và 30°C, tốc độ khuấy 300 rpm, dòng thổi khí 1,0 vvm, pH được điều khiển tự động 6,0 ± 0,1, thời gian lên men 12 và 24h. Trong điều kiện nuôi cấy 2 giai đoạn có điều khiển, chủng VK đột biến sinh trưởng và cho hàm lượng PHB tại thời điểm kết thúc lên men đạt ~ 15 g/L với năng suất tích luỹ PHB đạt ~ 75%. \- Phương pháp thu hồi sử dụng kết hợp sodium hypochlorite và chloroform được lựa chọn cho sản xuất PHB lượng lớn. Đã xây dựng được qui trình tách chiết và tinh sạch PHB sử dụng sinh khối VK đông khô, 20 V dung môi sodium hypochlorite và chloroform (tỉ lệ 1:1), chiết rút bằng khuấy từ ở 65oC trong 3 giờ, lọc và kết tủa PHB bằng 5V methanol : nước (tỉ lệ 7 : 3). \- Chủng A. latus VN1-20 sinh tổng hợp PHB đồng hình trên nguồn bột sắn. Sản phẩm PHB thu được sau tinh sạch có trọng lượng phân tử cao, có những tính chất mong muốn của vật liệu polymer. \- Sản phẩm PHB thu được từ chủng VK đột biến hoà hợp tốt với chitosan. Sản phẩm blend giữa chitosan và PHB đã cải thiện được nhiệt độ nóng chảy của PHB, có khả năng phân huỷ sinh học hoàn toàn trong thời gian ngắn, rất có tiềm năng cho ứng dụng.

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất rẻ tiền lên sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp PHB của chủng đột biến. Trên nguồn cơ chất rẻ tiền tốt nhất được lựa chọn tiến hành nghiên cứu tìm ra các điều kiện nuôi cấy tối ưu để thu nhận PHB từ chủng đột biến. Lên men vi khuẩn trên nguồn cơ chất rẻ tiền tốt nhất thu sinh khối và sản phẩm polymer. Nghiên cứu phương pháp tách chiết, thu hồi và tinh sạch sản phẩm. Đánh giá chất lượng sản phẩm. Xây dựng quy trình lên men thu hồi sinh khối, quy trình tách chiết thu hồi sản phẩm PHB bởi điều kiện và nguyên liệu rẻ tiền ở quy mô phòng TN. Đánh giá khả năng hòa hợp của PHB với các vật liệu khác để làm bao bì. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vật liệu blend

phòng TN

Công nghệ sinh học